Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 25
Текст из файла (страница 25)
21) »тат»*'~ ~Ж3»ч~ " Разность (з — у) определяет максимальное значение переменной составляющей магнитной индукции, поэтому число витков в обмотке дросселя в соответствии с выражением (3.13) обратно пропорционально указанной разности: Для магнитопровода заданного объема существует некоторое максимальное значение разности относительных индукций (х-у)ы „. Дроссель с заданными пульсациями йп при значениях х — у > (х-у)пнн можно выполнить, приняв меньшее значение параметра режима гп, т.е. на магнитопроводе меньшего оБъема. Таким образом, значениям (х-у) соответствуют обмотки с наименьшим числом витков, При заданной площади окна магнитопровода, который определен принятым значением т, можно выбрать максимальный диаметр намоточного провода и получить минимальное омическое сопротивление оБмотки.
При расчете дросселей используют следующие рекомендации. Диапазон изменения минимального тока подмагничивания Ф, не приводящий к появлению разрывного тока в дросселе, определяется иэ соотношения Для дросселей с минимальными объемом и массой и произвольным омическим сопротивлением обмотки (3.24) (3.25) (3.26) Уп ппп — — 0,73гп + 0,175т 0 73гл !с! уп/(0,5)гтг = 4/пс (х — у)упуп = 0,5(п Для дросселей с минимальными объемом, массой и омическим сопротивлением обмотки !сап = 0,9т+ 0,45тг 0,9т, Ф = 1,57/гп, (х — у) = 0,798т.
(3.27) (3.28) (3. 29) гп = !сп упм/0,73 = 0,11/0,73 = 0,15. Для получения заданного диапазона изменения тока подмагничи- взния т = 4/!с! = 4/15 = 0,266. Из двух полученных значений параметра режима выбираем т = = 0,15, что позволяет выполнить условие по !т' с запасом. Расчетный объем магнитопровода находим по формуле (3.18): Упсч = — — — 0428 10 е мз = 0 428 смэ ~ ™ 10в 5400 0,735 0,15 Выбираем типовой кольцевой магнитопровод К13х7 х 5 с объемом У = 0,471 смз и площадью сечения Я = 0,125 см . Внутренний диаметр магнитопровода ((и = 7 мм.
При выбранном магнитопроводе значение фактического параметра режима тф уменьшится и составит упф = тУппсч/У = 0,15 0,428/0,471 = 0,136 Пример расчета дросселя Исходные давныес постоянный ток через дроссель 1,5 А; максимальное значение переменного напряжения, приложенного к дросселю, равно 17 В, при этом г = У = Т/2; частота переменного напряжения 100 кГц; магнитопровод выполнен из молибденового пермаллоя марки МП-140, для которого из табл. 3.12 находятся значения Нп пп 5400 А/м и Вз = 0,735 Тл. Необходимо рассчитать дроссель, обеспечивающий коэффициент пульсаций 1п ( 0,11 и допустимый диапазон изменения минимального тока подмагничивания !с! ) 15, Порядок расчета. По уравнению (3.24) определяем возможные значения параметра режима.
Для получения заданных пульсаций тока В соответствии с зависимостью (3.24) находим фактические пока затели дросселя: Упф = 0,73тф = 0,73 0,136 = 0,0998, 1Чф = 4/тф = 4/0,136 = 29,4. Таким образом, дроссель с минимальными объемом и массой обеспечивает пульсации тока в 1,1 раза и диапазон изменения тока подмагничивания почти в 2 раза лучше заданных, Это объясняется дискретностью ряда, из которого выбирается нормализованный магнитопровод.
Определяем число витков обмотки дросселя по формулам (3.26) и (3.22): (* — У)ппп = 0,5тф = 0,5 0,136 = 0,068, 17 2 10э.0,125.0,735.0068 Если принять, что обмотка выполняется двумя слоями, то общая длина двух окружностей, образованных центрами сечения провода, составляет приблизительно 40,8 мм. Отсюда максимальное значение диаметра провода (! и„< 40,8/136 = 0,32 мм. ВыБираем провод диаметром 0,31 мм, сечение которого В = 0,0573 ммг. При средней длине витка ! = 17,95 мм омическое сопротивление обмотки г = рИ'!и/В = 1,72 10 г 136 1,795. 10 г/0,0573 = 0,73 Ом. Рассчитаем дроссель, у которого показатели Уп и Ж равны заданным значениям. По уравнению (3,23) находим разность (х — у), при которой диапазон изменений тока подмагничивания равен заданному: (* — ур(„, = у( (П = УУ,УСУ(СУ = У,УУУ2. Этому значению разности соответствует число витков в оБмотке Иг;и сп И' '" = 136 0,068/0,0952 ж 91.
(х у)орс При расположении витка к витку по всей длине магнитопровода в двухслойной обмотке можно принять диаметр провода (! < 40,8/91 = 0,448 мм. Выбираем провод диаметром 0,39 мм, при котором омическое сопротивление обмотки оптимального дросселя на нормированном магнитопроводе равно 0,32 Ом. 150 151 Если полученное сопротивление провода обмотки такого дросселя велико для конкретного применения, то необходимо выбрать параметр режима по уравнению (3.27): гп = 1„,/0,9 = 0,11/0,9 = 0,122. Поскольку полученное значение меньше, чем обеспечивает магнитопровод К13х7 х 5, то для такого дросселя необходимо выбрать магнитопровод, имеющий больший объем.
З.б. Конденсаторы Основными электрическими параметрами, по которым выбираются конденсаторы для источников электропитания электронных средств, являются номинальное напряжение, полное сопротивление в заданном диапазоне частот, номинальная емкость и ее отклонения в условиях эксплуатации, тангенс угла потерь. При выборе конденсаторов к ним предьявляются требования наибольшей емкости и реактивной мощности при минимальном объеме, заданном раБочем напряжении и работе в широком диапазоне частот. Перечисленные требования являются противоречивыми Так, увеличение емкости, реактивной мощности и рабочего напряжения влечет эа собой увеличение объема, что приводит к росту собственной индуктивности конденсатора и, следовательно, к ограничению частотного диапазона.
Лучшими удельными характеристиками обладают электролитические конденсаторы. Однако по частотным свойствам они уступают керамическим, Максимальные значения постоянного, переменного и импульсного напряжений керамического конденсатора не должны превышать значения, определяемого его допустимой реактивной мощностью. Предельная рабочая частота переменного напряжения ограничивается частотой конденсатора, при которой наступает резонанс. Индуктивность керамических конденсаторов весьма мала.
Она состоит иэ индуктивности корпуса и выводов, причем в большинстве случаев индуктивность выводов является определяющей. Поэтому предельная рабочая частота конденсатора зависит от способа монтажа его в составе электронных средств. В цепях управления источников электропитания широко применяются конденсаторы с неорганическим диэлектриком (керамические). Интерес представляют низковольтные конденсаторы типов К10-50 (10 В; 3,3 мкФ) и К10-49 (25 В; 0,47 мкФ).
В цепях с повышенным напряжением используют конденсаторы типа К10-47 (500 В; 0,047 мкФ). Среди высоковольтных конденсаторов следует отметить К15-20, имеющие рабочее напряжение до 4 кВ. Допустимые пульсации керамических конденсаторов определяются их допустимой реактивной мощностью.
При работе конденсатора в цепи 'переменного или пульсирующего напряжения его температура повышается из-за потерь энергии в диэлектрике, электродах и арматуре. Активная мощность определяется зависимостью Р = 7/э2х/С156, где 17э2х/С = Рс — реактивная мощность; 7/ — переменное напряжение на конденсаторе, В; / — частота, Гц; С вЂ” номинальная емкость конденсатора, Ф; 6 — угол потерь. Реактивная мощность конденсаторов, определяемая их объемом и потерями в диэлектрике, относительно невелика и не превышает (2,5...3) В.Ар. В то же время керамические конденсаторы допускают сравнительно высокие пульсации [8) и .=,/Р, 72г«, (3.30) где Рсдоп — допустимая реактивная мощность конденсатора, В:Ар. Эти пульсации существенно превышают допустимые для электролитических конденсаторов при прочих равных условиях.
С целью повышения надежности конденсаторов целесообразно ограничить рабочее напряжение на уровне 0,7 от максимально допустимого. Минимальную емкость Сф, мкФ, конденсатора в сглаживающем фильтре можно оценить с помощью зависимости Сф = 2 10 7пп«р/УУ доп, 6 (3.31) где / — частота переменного напряжения на конденсаторе, Гц; 7 «р — выпрямленный ток, А. Из уравнения (3.31) с учетом (3.30) получим Сф — — 2 10 /~„,р,/2х/С//т/Родоп. (3.32) Если принять Сф = С, то выпрямленный ток будет определяться зависимостью «,„,,„= С~Р „)2.10 2 (3.33) При подстановке зависимости (3,33) в уравнение (3.32) будем иметь «« = 2.10 «„, „««С/Р,',)«7.
Числитель этого выражения является константой д для каждого конкретного конденсатора, т.е. С4, — 1/т//. На рис. 3.25 приведены зависимости минимальной требуемой удельной емкости фильтра С„д от частоты переменного напряжения для конденсаторов типа К10-47. Иэ рисунка следует, что увеличение частоты свыше 200 кГц не приводит к существенному снижению необходимой 152 153 Уу 55 35 М 27 24 21 75 !Х 72 У 5 5 0 7И ИЮ МпбкГЦ Рис. 3.25.
Зависимости удельной емкости от частоты для конденсаторов К10-47: 1 — К10-47-Н90-25 В-б,8 мкФ, Рс = 2 В АГК З вЂ” К10-47-Н90-25 В-4,7 мкФ, Рс = 3 В ° АГя Э вЂ” К10-47-Н90-25 В-6,8 мкФ, Рс ю 3 В ° Авч — К10-47-Н90-25 В-З,З мкФ, РС = 2 В . АГС 3 — К10-47-Н90-50 В-2,2 мкФ, Рс = 3 В ' Ар' З К10-47-НЗО-25 В-2,2 мкФ, Рс = 3 В ' Ар' 7 К10 47 НЗО-50 В-0,68 мхФ Рс ю 2 В ' Ар удельной емкости. Поэтому в составе фильтра целесообразно применять конденсаторы совместно с дросселями, которые позволяют уменьшить требуемую емкость и, следовательно, получить лучшие частотные характеристики. Конденсаторы с большими емкостями рекомендуется использовать в первых звеньях сглаживающих фильтров.
Последующие звенья могут иметь меньшие емкости, но лучшие частотные свойства. В нормативно-технической документации обычно отсутствуют частотные характеристики конденсаторов, поэтому их частотные свойства оценивают экспериментально с помощью измерителей помех. В источниках электропитания импульсного действия частота преобразования выбирается в диапазоне 20...100 кГц, поэтому частота пульсаций напряжения может достигать 100...200 кГц. При этих частотах необходимо учитывать активное и индуктивное сопротивления конденсаторов, поскольку кроме основной гармоники пульсаций Присутствуют также высокочастотные шумы в диапазоне частот до десятков мегагерц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
